摘要：为了研究往复泵泵阀内阀球运动特性并优化其性能,借助动网格及UDF技术,对往复泵进液过程中阀球运动与泵阀流场进行耦合计算和试验验证,得到阀球运动规律,并分析阀球质量、阀导套导流孔结构以及阀套限位高度等对泵阀运动及性能的影响。为进一步优化模型,寻找到最优泵阀结构组合方案,提出构建径向基神经网络(RBFNN)代理模型,借助多目标粒子群(MOPSO)算法得到其Pareto最优解集的优化框架并验证分析。结果表明:阀球运动升程整体呈现先增大后减小的变化规律,受阀隙流速和液动力影响很大;阀球质量、阀导套导流孔对数以及阀套限位高度等与阀球最大升程和落座速度均存在非线性关系;基于RBFNN代理模型结合MOPSO算法寻找到最优组合模型,优化后阀球最大升程提高了8.12 mm,阀球落座速度减小了31.4%,优化效果显著。研究结果可为往复泵的优化设计提供参考。

摘要：基于统一拘束参数Ap及拘束相关断裂韧性确定方法,采用Matlab软件编写了包含Python脚本的拘束相关断裂韧性预测程序,并借助Matlab App Designer功能完成了对预测程序主界面的设计。预测程序包括3个模块:ODB&MAT模块,Auto Monitor模块和Manu Monitor模块,预测流程主要包括5个步骤。基于编写好的程序,以单边缺口弯曲(SENB)试样和紧凑拉伸(CT)试样为研究对象,对不同拘束下各试样拘束相关的断裂韧性进行了预测。预测结果显示:预测程序所得开动力曲线与文献中所得具有很好的一致性,对J积分和等值线所围区域面积捕捉正确,对拘束参数Ap的计算及对开动力曲线的绘制准确。通过预测程序所确定的拘束相关断裂韧性与文献中所确定的在10%误差带内,可以较好地对不同拘束下含裂纹结构的拘束相关断裂韧性进行预测。

摘要：在航空航天、石油化工与能源动力等诸多领域,关键机械装备的长寿命高可靠运行需求与其严苛服役环境之间的矛盾日益凸显。一方面,基于单一损伤或失效模式的寿命设计方法无法涵盖多损伤交互模式和多尺度的损伤特性;另一方面,经典连续损伤理论无法很好地满足工程设计的需求。为了提高损伤理论的工程适用性和泛用性,工程损伤理论立足于机械装备的本质安全保障,在揭示材料性能退化和载荷变化等基础上,建立累积损伤-损伤阈值干涉准则以实现精准的寿命设计;评估机械装备服役过程中的损伤状态和剩余寿命,以支撑机械装备服役阶段的运维决策与管理。介绍工程损伤理论的科学内涵、梳理过去的发展历程并展望了未来的关键挑战。对应工程损伤理论的三个核心原则,重点回顾力学性能退化的损伤测试技术、考虑多机制交互的损伤评定方法以及面向工程对象的应用载体等方面的研究进展。在大数据的时代背景下,进一步研判了工程损伤理论在寿命管理发展方向上的机遇与挑战,以期实现数据驱动和物理损伤的深度融合,突破关键工程机械装备“损伤理论-信息科学-寿命设计-健康管理”的技术闭环瓶颈难题。

摘要：气动舵机在防空导弹的飞行姿态控制系统中是关键部件,直接影响导弹的飞行稳定性及姿态控制能力。弹载高压气体经过减压为气动舵机提供动力,可以减小气源系统所占的空间且尽可能多地携带气体以利于提高导弹射程。针对某型号导弹,设计了一种具有锥形阀瓣的高压反向非平衡直动式减压阀,建立了该类减压阀热力学及静力分析的数学模型,并在此基础上开发了其设计校核软件。建立了基于AMESim软件的稳态及非稳态进口压力下的仿真模型,对其压力、流量特性及阀芯位移特性进行了模拟分析。结果表明:该减压阀在设计参数下具有较好的压力及流量特性,且理论计算结果与仿真分析结果吻合较好。

摘要：基于循环弹塑性本构模型(考虑Chaboche随动强化演化律)、应变强化蠕变本构模型和对先进蠕变-疲劳损伤模型的结构拓展,建立了预测航空涡轮盘在循环热-机蠕变-疲劳载荷谱下的蠕变-疲劳行为的数值流程,实现了对某型涡轮盘的蠕变-疲劳寿命的模拟和设计。结果表明:该涡轮盘在4 h巡航的服役过程中蠕变-疲劳损伤危险区主要集中在榫槽底部,靠近榫槽的盘缘和盘体的形状突变区;榫槽端由于温度较高,应力集中程度也高,总损伤最大,呈现蠕变损伤主导的情况;盘心区温度较低主要以疲劳损伤为主;涡轮盘最大损伤随单次飞行的巡航时间而增加,并逐渐从疲劳主导过渡到蠕变主导。论文研究成果可为航空发动机涡轮盘的长寿命、高可靠设计提供重要参考。

摘要：异构金属材料因其特殊的微观结构,在具有较高强度的同时仍然能保持良好的韧性,但是复杂的结构参数使其性能预测和结构设计变得非常困难。机器学习(ML)在处理高维物理量之间的复杂非线性关系方面表现出强大的能力,从而成为异构金属材料性能预测和结构设计的有力工具。介绍了异构金属材料的特征,总结了ML算法及其相关的数据处理问题,综述了ML在异构金属材料性能预测和结构设计方面的应用研究现状,给出了ML辅助异构金属材料性能预测及结构设计中存在的关键问题,并对未来的研究方向进行了展望。

摘要：核电蒸汽发生器(SG)接管嘴处由于其结构的特殊性,易在制造及服役过程中产生缺陷。为评价该处缺陷的安全性,需要工程可用的应力强度因子解。本文以核电SG接管嘴外表面裂纹为研究对象,采用有限元方法(FEM)及RSE-M规范计算获得了不同方向及尺寸裂纹在内压、弯矩和温度载荷下的等效应力强度因子值,并分析了不同载荷作用下等效应力强度因子在裂纹前沿的分布规律。将计算结果与RSE-M规范的直管应力强度因子解进行比较,发现RSE-M规范的直管应力强度因子计算方法可保守地应用于SG接管嘴处裂纹,并且随着裂纹深度的增加保守度增大。为实现SG接管嘴处缺陷安全的准确评价,基于有限元计算和RSE-M影响系数法给出了适用于SG接管嘴外表面裂纹的应力强度因子计算方法,该方法可以为SG的设计与维护提供指导。

摘要：为了分析核电先导式安全阀发生拒开事故下导阀推杆的可靠性,文中基于ANSYS软件,对导阀推杆开展了静力学分析并进行了网格无关性验证,获得了其应力与变形分布。考虑材料属性、几何结构及载荷的影响,采用Six Sigma Analysis模块对导阀推杆进行了概率有限元分析,获得了应力及变形的概率分布情况。结果表明:在设定参数及响应面容差条件下,导阀推杆的可靠度为100%;在材料性能中,泊松比对导阀应力与变形影响最大,结构参数中直径D与倒圆角半径R对应力影响最大,压力对应力与变形的影响较小。

摘要：通过开展光滑试样和不同V型缺口试样载荷控制下的蠕变-疲劳试验,研究了载荷水平、保载时间、缺口尺寸对316H不锈钢在600℃试验温度下蠕变-疲劳寿命的影响及缺口效应,探讨了ASME BPVC III-NH卷中316不锈钢蠕变-疲劳考核准则对于316H缺口试样的适用性。结果表明:316H不锈钢蠕变-疲劳寿命在短时保载下表现出缺口削弱作用,长时保载下表现出缺口强化作用;随着保载时间的增加,可观察到断口处裂纹扩展区凹坑和凸起变多,瞬断区韧窝变大变深;根据现有的试验结果,ASME规范中316不锈钢蠕变-疲劳考核准则适用于缺口构件。

摘要：为实现含相变的缠绕管换热器的优化设计,提出了一整套计算模型,对传统模型中的Gilli公式进行了改进,大幅提升了该模型的计算速度。基于提出的计算模型以及非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)利用Python语言编写了缠绕管换热器的多目标优化程序,以径向间距、轴向间距以及缠绕角作为设计变量,以总换热系数、管程及壳程压降作为目标函数对缠绕管换热器的几何结构进行了优化设计。通过实例验证,改进后的模型传热误差最大不超过3.6%,压降误差最大不超过8.5%,因此改进的计算模型具有较高的可信度。程序优化结果表明:相比初始结构,优化结构一总换热系数提高了7.1%,而壳侧压降降低了21.0%,管侧压降降低了0.7%;优化结构二总换热系数基本不变,壳侧压降降低了23.0%,管侧压降降低了27.0%。因此该优化程序可以有效优化缠绕管换热器的几何结构。